Agencias/Ciudad de México.- En el centro de la mayoría de las galaxias hay agujeros negros supermasivos, así llamados porque sus masas equivalen a la de millones (incluso miles de millones) de soles. Hasta hace poco, los astrónomos pensaban que estas enormes ‘bestias oscuras‘ permanecían estacionarias en los centros galácticos, alimentándose de la materia circundante. Pero no es así.
Resulta, en efecto, que no todos estos grandes agujeros negros se quedan quietos. Muy al contrario, algunos de ellos pueden abandonar las galaxias en las que habitan y vagar por el espacio como auténticos nómadas cósmicos. Los científicos se refieren a ellos como ‘vagabundos’ y su existencia se basa más en teorías que en observaciones reales. De hecho, sin grandes cantidades de materia alrededor que al ser atraída se calienta y brilla antes de desaparecer para siempre, estos agujeros negros errantes resultan extraordinariamente difíciles de detectar.
Ahora, y utilizando un nuevo conjunto de simulaciones, un equipo de investigadores dirigido por Angelo Ricarte, del Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian, ha conseguido determinar el número de ‘vagabundos’ que podría haber ahí fuera, así como su paradero más probable. El estudio ayudará a partir de ahora a identificarlos en el Universo y tiene importantes implicaciones para nuestra comprensión de cómo se forman y crecen los agujeros negros supermasivos, un proceso que por ahora es en gran parte desconocido. El trabajo se acaba de publicar en ‘ Monthly Notices of the Royal Astronomical Society‘.
Los cosmólogos piensan que los agujeros negros supermasivos residen en los núcleos de todas, o al menos de la mayoría, de las galaxias del Universo. Las masas de estos objetos suelen ser, aproximadamente, proporcionales a la masa del bulbo galáctico central que los rodea, lo que sugiere que la evolución del agujero negro y la de su galaxia anfitriona están vinculadas de alguna manera.
Pero las vías de formación de los agujeros negros supermasivos no están claras. Sabemos que los agujeros negros de masa estelar se forman a partir del colapso del núcleo de estrellas masivas, pero ese mecanismo no funciona para agujeros negros de más de unas 50 masas solares.
En lugar de eso, los astrónomos piensan que los agujeros negros supermasivos crecen a base de devorar estrellas, gas y polvo, y que también aumentan de tamaño al fusionarse con otros agujeros negros durante los eventos de colisión entre galaxias.
Agujeros negros errantes.https://t.co/PivYaiGoZz
— David García (@DavidCabrajones) August 25, 2021
Pero las escalas de tiempo cosmológicas son muy diferentes de las humanas, y el proceso de colisión de dos galaxias es algo que puede llevar miles de millones de años. Tiempo más que suficiente para que el proceso de fusión de los dos agujeros negros pueda interrumpirse, retrasarse o incluso evitarse por completo en muchas ocasiones. Lo cual resultaría en un número indeterminado de ‘vagabundos’ deambulando por el espacio intergaláctico.
Ricarte y su equipo utilizaron las llamadas ‘simulaciones de Romulus‘ para estimar la frecuencia con la que esto debería haber ocurrido en el pasado y calcular el número de agujeros negros que podrían seguir ‘ahí fuera’ en la actualidad.
Estas simulaciones están diseñadas para rastrear la evolución orbital de pares de agujeros negros supermasivos, lo que significa que pueden predecir qué agujeros negros es probable que lleguen al centro de su nuevo hogar galáctico (fruto de la fusión de dos galaxias) y cuántos nunca llegarán hasta allí.
«Romulus predice –escriben los investigadores– que muchas parejas de agujeros negros supermasivos se forman después de varios miles de millones de años de evolución orbital, pero que algunos nunca llegarán al centro. Como resultado, se ha descubierto que las galaxias con masa de la Vía Láctea albergan un promedio de 12 agujeros negros supermasivos, que normalmente deambulan por el halo y lejos del centro galáctico».
En el Universo temprano, unos 2 mil millones de años después del Big Bang, el equipo descubrió que los ‘vagabundos’ superaban en número a los agujeros negros supermasivos de los núcleos galácticos. Lo cual significa que producían la mayor parte de la luz que esperaríamos ver brillar del material alrededor de los agujeros negros activos mientras orbita y se precipita hacia el agujero negro. Al tener menos material a mano, la masa de estos agujeros negros sería muy similar a la que tenían cuando se formaron, probablemente en el interior de pequeñas galaxias satélites en órbita de las más grandes.
Según las simulaciones, algunos de esos vagabundos todavía deberían estar presentes en la actualidad. En realidad, muchos de ellos deberían seguir deambulando por el espacio y alrededor de las galaxias del Universo local.
En su estudio, los investigadores explican que «descubrimos que el número de agujeros negros errantes se escala aproximadamente de forma lineal con la masa del halo, de modo que esperamos miles de agujeros negros errantes en los halos de los cúmulos de galaxias».
Por fortuna, todos estos agujeros negros no tienen que estar necesariamente activos y, por lo tanto, serían muy difíciles de detectar. No obstante, en un próximo artículo el equipo explorará en detalle las posibles formas en que podríamos observar a estos vagabundos perdidos.
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